应用笔记 - 磁共振

替代品无处遁形:NMR揭示牛奶替代品的乳糖含量

由于世界上大约70%的人患有乳糖不耐症,越来越多的人由于处方原因选择不含乳糖的产品,因而乳品行业需要测定乳品替代品中乳糖含量的准确方法。

由于世界上大约70%的人患有乳糖不耐症,越来越多的人由于处方原因选择不含乳糖的产品,因而乳品行业需要测定乳品替代品中乳糖含量的准确方法。

目前,有许多方法可以做到这一点,如酶测定法、近红外波谱法与色谱法。然而,这些方法都不适合快速筛选,它们大多不能检测出标记为“无乳糖”的产品中的低浓度残留乳糖。

核磁共振(NMR)波谱已被提出作为一种能克服以上限制的技术。NMR允许从一个样本中检测多种成分,并且因为它所需的样本制备量很低,所以可以在短时间内进行大量样本分析。此外,它具有良好的检测极限,最低至几毫克/升。

Monakhova等人在2012年的一项研究说明,NMR波谱可以准确评估乳品替代品的定性和定量特征。

研究人员首先使用Bruker Avance仪器对84份牛奶和乳品替代品进行了1H NMR波谱分析。他们使用Bruker自动样本更换器,并通过Bruker ICON-NMR软件自动采集数据,每12分钟可完成对一种样本的检测。

利用主要成分分析(PCA),他们将样本分为五个不同的组,分别代表牛奶、无乳糖牛奶、大豆、燕麦以及大米。然后,依靠软独立建模类比法(SIMCA),研究人员还能够准确地将每组测试中的所有12个样本分类到正确的组中。

并且,他们还可以从相同的波谱中推断出产品的主要营养标签参数的定量,包括碳水化合物、糖、蛋白质、脂肪、饱和物和能量含量。这是因为牛奶的主要成分在特定范围内对NMR波谱具有很高的吸收度。

研究人员发现,关于乳糖含量,在不经任何样本制备的情况下,NMR波谱可以检测出浓度低至0.5克/升的乳糖。然而,通过改变其制备技术和NMR类型,他们能够将这种灵敏度提高到仅0.05 克/升。为此,他们通过酸水解和离心去脂制备样本,并使用了二维J分辨NMR波谱,提升了一维波谱的分辨率。

研究人员表示,他们的实验结果表明NMR波谱法不仅是检测“无乳糖”产品中的微小乳糖含量的一种有力工具,还能准确判别含有和不含乳糖的替代品。因此,该技术可用于快速验证食品标签的准确性,并有可能取代常规分析中更为耗时的方法。

参考文献:

  • Hu F等,“利用二维NMR波谱对未经预处理的全脂牛奶中的有机化合物进行无损定量检测”;Journal of Agricultural & Food Chemistry 2007;55: 4307-4311
  • Monakhova Y等;“以NMR波谱为筛选工具验证基于大豆和谷物的牛奶、无乳糖牛奶和乳品替代品的营养标签”; Dairy Science & Technology 2012;92: 109-120
  • Monakhova Y等;“食品NMR波谱分析中的化学计量学方法”;Journal of Analytical Chemistry 2013;68: 755-766